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Einphasen-Induktionsmotor Bekanntlich werden Einphasen-Induktionsmotoren
mittels einer Hilfswicklung (Hilfsphase) angelassen, welche um 9o° elektrisch gegen
die Hauptwicklung (Hauptphase) verschoben angeordnet ist. Der Phasenv erschiebungswinkel
des Scheinwiderstandes beider Wicklungen ist verschieden, so daß die in diesen Wicklungen
fließenden Ströme gegeneinander phasenverschoben sind. Durch diese Anordnung wird
einDrehfeld erzeugt, welches das Anlaufdrehmoment liefert. Nachdem eine genügend
hohe Drehzahl erreicht ist, wird die Hilfsphase abgeschaltet.
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Das auf diese Weise 'erzielte Anlaufdrehmoment beträgt im günstigsten
Falle das 0,75- bis 'fache des Vollastdrehmomentes für normal ausgenutzte
Maschinen; für belasteten Anlauf ist jedoch mindestens das i1Jz bis 2fache des Vollastdrehmomentes
erforderlich, so daß man die Einphasen-Induktionsmotoren nur unbelastet oder unter
geringer Last anlassen kann.
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Man hat auch versucht, Einphasen-Induktionsmotoren durch Spaltung
der Phase in zwei oder mehrere Teile in ihrem Betriebsverhalten dem Drehstrommotor
anzugleichen. Man braucht zu diesem Zwecke außerdem noch zusätzliche Apparate und
kann damit immerhin einen Motor schaffen, der eine vollkommene Drehstromcharakteristik
auf« eist, welcher sich aber in der Praxis deshalb nicht bewährt hat, weil für kleinere
Leistungen die Verwendung zusätzlicher Apparate sehr unwirtschaftlich ist und weil
bei größeren Leistungen naturgemäß der -reine Drehstrommotor dem Einphasenmotor
jedenfalls überlegen ist.
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Außerdem kann man durch Vorschaltung von Widerständen oder Drosseln
vor die Haupt- oder Hilfsphase die Phasenverschiebung zwischen den Strömen dieser
beiden Wicklungen vergrößern. Derartige Schaltungen verteuern nicht nur den Motor,
sondern komplizieren auch die Bauart und Betriebsweise. Da aber Induktionsmotoren
vorteilhafter sind als Kollektormotoren und da anderseits Drehstrominduktionsmotoren
für kleine Leistungen wegen Installationsschwierigkeiteil (zweipolige Hausanschlüsse)
nicht geeignet sind, besteht die Aufgabe, die Einphasen-Induktionsmotoren so zu
bauen, daß sie zum Anlassen oder zu anderen Zwecken keine zusätzlichen Apparate
brauchen.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Windungszahl der
Hauptphasenwicklung beim Anlassen eine andere ist als beim Dauerbetrieb. Die Erfindung
geht vor allem von der Erkenntnis aus, daß für die Zwecke, welchen der Einphasen
- Induktionsmotor dienen soll, ein Dauerbetriebszustand mit
einer
einzigen Hauptphasenwicklung allein einen den wirtschaftlichen Anforderungen entsprechenden
Betrieb ergibt. Deshalb wurde zur Erfüllung der vorstehend genannten Aufgabe als
der geeignetste Motor ein solcher Einphasen-Induktionsmotor gewählt, bei welchem
eine zusätzliche Phase (Hilfsphase) nur beim Anlassen .wirksam ist. Da die Hauptphasenwicklung
unmittelbar an das Netz angeschlossen ist und ihre Windungszahl beim Anlassen eine
andere ist als beim Dauerbetrieb, kann die Hilfswicklung, welche lediglich während
des Anlaufvorganges wirksam ist, ohne Rücksicht auf die Verhältnisse beim Dauerbetrieb,
also mit extrem hohem oder induktivem Widerstand ausgelegt werden. Durch die besondere
Schaltung der Hauptphasenwicklung kann diese nun die für den Anlauf erforderliche
Phasenverschiebung dadurch herbeiführen, daß man ihr ohne Rücksicht auf den Dauerbetrieb
beim Anlauf in entsprechender Weise einen extrem hohen induktiven bzw. Ohmschen
Widerstand erteilen kann. Man kann also auf einfache Weise, d. h. ohne besondere,
der Abnutzung unterliegende Teile am Motor oder durch zusätzliche, außerhalb des
Motors angebrachte Apparate ein genügend hohes Anzugsmoment erzielen, ohne einen
zu hohen Strom in Kauf nehmen zu müssen, da der während der Anlaufperiode vom Netz
aufgenommene Summenstrom durch die große Phasenverschiebung herabgesetzt wird. Dabei
ist noch zu berücksichtigen, daß bei gleichbleibenden Teilströmen mit wachsender
Phasenverschiebung nicht nur der Summenstrom abnimmt, sondern gleichzeitig das Drehmoment
zunimmt. Durch jeden Gewinn an Phasenverschiebungwird somit eine doppelte, für den
Anlaufvorgang günstige Wirkung erzielt. Dabei ist noch die Tatsache verwertet, daß
durch Veränderung der Windungszahl einer Wicklung sich der induktive Widerstand
mit dem Quadrat der Windungszahl ändert, während der Ohmsche Widerstand nur proportional
mit der Windungszahl geändert wird. Außerdem Nv ird durch die Änderung der Induktivität
auch die Magnetisierung des Eisens geändert. Da diese Motoren mit einer Sättigung
arbeiten, die dem Knie der Magnetisierungskurv eentspricht, ändert sich mit der
Sättigung auch die magnetische Durchlässigkeit des Eisens, so daß die Induktiv ität
der Wicklung durch Ab- und Zuschalten von Windungen weiterhin geändert wird.
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Auf Grund der Tatsache, daß man bei Einphasen-Induktionsmotoren beim
Anlaufvorgang und beim Dauerbetrieb vollkommen verschiedenen Problemen gegenübersteht,
wird bei dem neuen Motor nicht nur die Hilfsphase im Anlauf ein-, im Betrieb dagegen
abgeschaltet, sondern auch die Hauptphase für den Anlauf- und Dauerbetrieb vollkommen
verschieden bemessen. Es wird also zwischen Anlauf- und Dauerbetrieb eine Zäsur
gemacht und für jede der beiden Betriebsarten ein in jeder Beziehung prizipiell
anderer Motor verwendet.
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Abb. i und 2 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Abb. i
ist c der Anker, cs die Hauptphase und b die Hilfsphase eines Einphasen-Induktionsmotors.
Die Hauptphase d hat eine Anzapfung m, welche beim Anlassen des Motors durch den
Umschalter r an die Netzphase T gelegt wird. Gleichzeitig wird die Klemme o der
Hilfsphase b an die Netzphase T gelegt. Die Hauptphase a hat in der Anlaßstellung
weniger Windungen als bei voller Drehzahl. Daher ist ihre Indukti-.vität stark herabgesetzt.
Außerdem ist bei der geringen Induktivität die Magnetisierung sehr hoch, so daß
die magnetische Durchlässigkeit des Eisens vermindert ist. Dadurch ist die Induktiv
ität der Hauptphase weiter herabgesetzt, so daß diese überwiegend Ohmsehen Charäkter
hat. Die Hilfsphase ist für diese Schaltung so bemessen, daß die Induktivität gegenüber
dem Ohmschen Widerstand sehr groß ist. Die Ströme- in den beiden Phasen haben daher
gegeneinander eine große Phasenverschiebung.
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Bei Erreichung der gewünschten Drehzahl wird der Schalter r umgelegt,
so daß die-Klemme n. der Hauptphase an der Netzphase T liegt und die ganze, dem
Dauerbetriebszustand entsprechende Windungszahl eingeschaltet ist. Gleichzeitig
wird der Kontakt o geöffnet, so daß die Hilfsphase abgeschaltet ist.
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Bei der Ausführungsform des Induktionsmotors gemäß Abb. 2 entspricht
dem Dauerbetriebszustand diejenige Windungszahl der Phase a, welche zwischen der
Netzphase S und der Klemme e liegt. Zwischen Klemme e
und fliegen zusätzliche
Windungen, welche zum Anlassen des Motors zugeschaltet werden.
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Befindet sich der Umschalter r in der gezeichneten Lage, so ist durch
die zusätzlichen Windungen die Windungszahl der Hauptphase a gegenüber dem Dauerbetriebszustand
vergrößert. In dieser Stellung ist die Magnetisierung des Motors sehr klein, so
daß die magnetische Durchlässigkeit besonders groß ist. Der induktive Widerstand
der Hauptphase ist daher bedeutend vergrößert. Die Hilfsphase b ist bei dieser Schaltanordnung
so bemessen, daß der Ohmsche Widerstand überwiegt.
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Nachdem eine genügend hohe Drehzahl erreicht ist, wird der Schalter
r umgeschaltet, so daß die Hilfsphase von der Netzphase T
getrennt
ist und die Hauptphase lediglich die dem Dauerbetriebszustand entsprechendeWindungszahl
besitzt.
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Der Einphasen-Induktionsmotor gemäß der Erfindung besitzt also nicht
nur ein allen Anforderungen entsprechendes Drehmoment, sondern die Anlaßvorrichtung
wird auch wesentlich einfacher als bei den bekannten Anordnungen. Zusätzliche, außerhalb
des Motors angebrachte Widerstände und Drosseln sind durch die Erfindung vermieden,
auch besitzt der Anlaßschalter nur drei Kontakte; er ist somit sehr einfach ausgebildet.
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Es ist besonders vorteilhaft, den Fliehkraft- oder Magnetregler, welcher
zum Zu-und Abschalten der Hilfsphase vorhanden ist, gleichzeitig zum Zu- und Abschalten
der Hilfswindungen in der Hauptphase zu benutzen.